CARACTERIZACIÓN DE MATERIAL COMPUESTO Y SU APLICACIÓN AL DISEÑO MECÁNICO DE

DISCO DE FRENO

RICARDO MARIO AMÉ Y ELVIO HEIDENREICH

FACULTAD DE INGENIERÍA DE LA UNIVERSIDAD NACIONAL DE LOMAS DE ZAMORA. ARGENTINA.

Composición: lana de roca; celulosa; Kevlar; fibra de vidrio, cortada y en polvo; caucho; pequeñas virutas de bronce; todo aglomerado con resina fenólica.

Valor medio: 19,38 MPaDesviación estándar: 5,219 MPa

ENSAYO DE TRACCIÓN ESTÁTICA

Resultado de los ensayos de tracción

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Ancho (mm) 9,6 9,6 9,6 9,5 9,8 9,5 9,8 9,8 9,9 10,10

Espesor (mm) 12,1 12,1 12,1 12,1 12,1 12,1 12,1 12,1 12,1 12,0

Secciónresistente

(mm2)116,2 116,2 116,16 114,95 118,58 114,95 118,58 118,58 119,79 121,2

Cargamáxima

(N)1489 2444 1540,6 2320,6 1610,0 2087,4 2573,5 3061,5 3388,8 2303

TensióndeRotura(MPa)

12,82 21,04 13,26 20,18 13,57 18,15 21,70 25,81 28,28 19

Resultado de los ensayos de tracción

ENSAYO DE COMPRESIÓN ESTÁTICA

Valor medio: 68,136 MPaDesviación estándar: 10,13 MPa

1 2 3 4 5

Diámetro (mm) 11,20 11,20 11,20 11,20 11,20

Altura (mm) 18,20 18,10 18 10 18

Sección resistente (mm2)

98,52 98,52 96,76 98,52 98,52

Carga máxima (N) 6164,20 6281,80 5488 7844,90 7688,10

Tensión estática de rotura (MPa)

62,56 63,76 56,71 79,62 78,03

Resultado de los ensayos de compresión

MEDICIÓN DE LA DUREZA

La dureza Brinell se tomó con una carga de 500 Kgf., bolilla de acero templado de 10 mm de diámetro y 15 segundos de permanencia.

Valor medio: 18,02Desviación estándar: 0,178

Resultado de la medición de dureza

Probeta 1 2 3 4 5

Diámetro promedio (mm)

5,65 5,70 5,67 5,65 5,68

Durezza Brinell (HB 10/500/15)

18,20 17,80 18,00 18,20 17,90

Probeta N° 1 2 3 4

Ancho (mm)

1-inicial9,501 9,822 9,824 9,841

2-final9,497 9,819 9,820 9,839

Espesor (mm)

3-inicial12,11 12,10 12,131 12,052

4-final12,108 12,097 12,129 12,050

Sección resisten-te (mm2)

5-inicial115,05 118,84 119,17 118,60

6-final114,98 118,78 119,10 118,55

7- Estricción (%)0,060 0,050 0,058 0,042

Probeta N° 1 2 3 4

Longitud calibrada (mm)

8-inicial 49,815 50,032 50,124 50,151

9-final 50,113 50,382 50,374 50,351

10-Alargamiento (=9-8) (mm)

0,298 0,350 0,250 0,200

11-Alargamiento unitario (=10/8) (adim)

0,0059 0,0069 0,0049 0,0039

12-Alargamiento en rotura (10/8) (%)

0,59 0,69 0,49 0,39

Probeta N° 1 2 3 4

13-Carga máxima (N) 2322,60 1617,0 3057,60 3381,0

14-Tensión estática de tracción (antes de la rotura) (=13/5) (MPa)

20,18 13,60 25,66 28,51

Módulo de elastici-

dad longitudi-

nal (N/mm2)

14-Por probeta (=14/11)

3363,30 1942,90 5132,0 7127,50

15- medio

4391,42

16-Desvia-ción estándar

2170,67

Probeta N° 1 2 3 4

17- Contrac. transv. (ancho )= 1-2 0,004 0,003 0,004 0,002

18- Contrac. transv. unit. (ancho ) = (17/1) 0,000421 0,000305 0,000407 0,000203

19-Contrac. Transv. (espesor )= (3-4) 0,002 0,003 0,002 0,002

20- Contrac. Transv. unit. (espesor )= (19/3) 0,000165 0,000247 0,000164 0,000165

Coeficiente de Poisson (ancho )= (18/11)

0,0702 0,0435 0,0814 0,0507

Coeficiente de Poisson (espesor)= (20/11)

0,0275 0,0352 0,0328 0,0412

Tensión de rotura a la tracción: 19,38 MPaDesviación estándar: 5,22 MPa

Tensión de rotura a la compresión: 68,14 MPaDesviación estándar: 10,13 MPa

Módulo de elasticidad longitudinal: 4391,42 MPaDesviación estándar: 2170,67 MPa

Módulo de Poisson: 0,0814

Dureza: 18,02 HBDesviación estándar: 0,178 HB

RESUMEN DE LAS CARACTERÍSTICAS DEL MATERIAL

Tensión máxima de contacto: 93 MPa de compresión.

Tensión máxima de tracción: 29 MPa

Tensión máxima de contacto: 98 MPa de compresión.

Tensión máxima de tracción: 17 MPa

Tensión máxima de contacto: 71 MPa de compresión.

Tensión máxima de tracción: 16 MPa

Tensión máxima de contacto: 86 MPa de compresión.

Tensión máxima de tracción: 27 MPa

Diseño

Tensión máxima de Contacto

Rotura 68[MPa]

Tensión máxima de tracción en la

entallaRotura 19,4

[MPa]

93 29

98 17

71 16

86 27

CONCLUSIONES:

- Se debe mejorar la caracterización del material realizando

mayor número de ensayos.

- Los resultados de la modelización concuerdan con la

realidad, aunque debe mejorarse la estructura de la malla y

revisar la manera de aplicación de la carga en los lados

internos del agujero.

- En general los resultados son alentadores.

AGRADECIMIENTOS

A la empresa Allbestos S.R.L. por la provisión del material.

A la empresa Antrieb Sudamericana S.A. por el mecanizado de las probetas y permitir la difusión de la investigación.

Al Ing. Jorge Cabrera del Laboratorio de Materiales de la F.I. de la U.N de Lomas de Zamora por realizar los ensayos.

MUCHAS

GRACIAS

POR

SU

ATENCIÓN